多晶硅還原爐制造工藝技術(shù)探討

楊美昆

（西安核設(shè)備有限公司，西安 710021）

多晶硅是單質(zhì)硅的一種形態(tài)，密度2.32～2.34 g/cm3，熔點1 410 ℃，沸點2 355 ℃。溶于氫氟酸和硝酸的混酸中，不溶于水、硝酸和鹽酸；硬度介于鍺和石英之間，室溫下質(zhì)脆，切割時易碎裂；加熱至800 ℃以上具有延展性，至1 300 ℃時顯出變形；常溫下不活潑，高溫下與氧、氮、硫等反應(yīng)；高溫熔融狀態(tài)下，具有較大的活潑性，能與大多數(shù)材料作用；是極為重要的優(yōu)良半導(dǎo)體材料[1]。同時，多晶硅是生產(chǎn)單晶硅的直接原料。

1 設(shè)備簡介

某光伏項目中，多晶硅還原爐為多晶硅生產(chǎn)線上關(guān)鍵設(shè)備，是Ⅱ類壓力容器，內(nèi)徑φ1 800 mm，壁厚24/14 mm，總高度：5 200 mm，硅芯棒規(guī)格φ150 mm×2 800 mm，數(shù)量為36 對，屬中型多晶硅設(shè)備。它主要由殼體組件、底部組件、裙座組件以及啟動電極組件、硅芯電極組件等組成。殼體組件包括內(nèi)殼體、夾套殼體，分別有不同規(guī)格的蝶形封頭、筒體、容器法蘭、視鏡法蘭等，用于建立閉環(huán)式反應(yīng)空間；底部組件包括各混合氣進、出水管、啟動電極座、閥組件等其他附屬部件組成，主要用來安裝電極和硅芯。與其他同類多晶硅還原爐設(shè)備不同的是，設(shè)備殼體組件和底部組件通過平墊密封和44 個快拆壓緊螺栓聯(lián)結(jié)而不是設(shè)備螺栓，便于設(shè)備操作和硅芯的裝卸，形成完整的反應(yīng)密閉空間。設(shè)備外表面用厚度為100 mm 的泡沫玻璃進行保溫，結(jié)構(gòu)如圖1 所示，技術(shù)特征如表1 所示。

圖1 多晶硅還原爐結(jié)構(gòu)簡圖Fig.1 Structure of polycrystalline silicon reducation

多晶硅還原爐設(shè)備結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，外聯(lián)附件各管路、電路較多，制造加工形位公差要求高，包括：

（1）爐筒容器法蘭與爐筒中心線的垂直度公差為0.1 mm；……